JP2548596B2 - 耐久性の改良された塗膜の形成方法 - Google Patents

耐久性の改良された塗膜の形成方法

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JP2548596B2 JP63043433A JP4343388A JP2548596B2 JP 2548596 B2 JP2548596 B2 JP 2548596B2 JP 63043433 A JP63043433 A JP 63043433A JP 4343388 A JP4343388 A JP 4343388A JP 2548596 B2 JP2548596 B2 JP 2548596B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、無機質基材上での耐久性の改良された塗装
方法に関するものである。更に詳しくは、無機質基材上
に浸透性吸水防止材を塗布後、加水分解性シリル基を有
するビニル系重合体を塗装することにより、耐久性を改
善した塗装方法に関するものである。
(従来技術と問題点) 近年、鉄筋コンクリート構造物の早期劣化が重大な問
題となつているが、主要な劣化要因としては、水、二酸
化炭素、塩素イオンの浸透等があげられる。鉄筋コンク
リート構造物の劣化を抑制する目的で種々の処理が検討
されており、浸透性吸水防止材と呼ばれるものが市販さ
れている。浸透性吸水防止材は、塗布駆体組織の毛細管
を通じて、塗装される基材の中に深く浸透し、撥水性、
充填効果により、構造物の劣化を抑制している。浸透性
吸水防止材としては、樹脂系、シリコネート系、加水分
解性シラン系がある。ただし、これら浸透性吸水防止材
で基材表面を処理しても、鉄筋コンクリート中性化の大
きな要因である二酸化炭素の浸透を抑制する機能は不十
分である。又、浸透型であるために、撥水性はあつて
も、塗装表面に、ほこり、ごみ等が付着しやすく、長期
間のうちには表面のよごれが著しく美観をそこなつてし
まう。そこで、耐久性、美観向上のために浸透性吸水防
止材で処理した塗装基材表面に塗装を塗布する方法が考
えられているが、その場合、密着性が劣り、施工後これ
等が剥落してしまうことがあり、コンクリートのような
無機質基材上で吸水防止機能を有し、基材への密着性の
良い塗装方法開発の市場ニーズは極めて大きなものがあ
つた。
(課題を解決するための手段および作用効果) 加水分解性シリル基含有ビニル樹脂が常温で空気中の
湿分により緻密な網状構造を形成し、高光沢、超耐候
性、耐変色性、硬度、そして無機質系基材に対する密着
性等の優れた樹脂となることは知られている。本発明者
らは更に検討を進め、浸透性吸水防止材と加水分解性シ
リル基含有ビニル樹脂を組み合わせた塗装方法を採用す
ることにより無機質基材上での耐久性が著しく改善され
ることを見出し、本発明に至つた。
すなわち本発明は、無機質基材に塗装するに際し、浸
透性吸水防止材を下塗りとして塗布後、主鎖が実質的に
ビニル系重合鎖からなり、末端あるいは側鎖に加水分解
性基と結合した珪素原子を1分子中に少なくとも1個有
するシリル基含有ビニル系重合体及び硬化剤からなる常
温硬化性樹脂組成物を塗布することを特徴とする塗膜の
形成方法を要旨とする。
浸透性吸水防止材としては、ポリシロキサン,ポリア
クリル酸エステル,ポリスチレン,ポリウレタン,不飽
和ポリエステル等の樹脂系;メチルシリコネートの部分
縮合物を主成分としたシリコネート系;オルガノシラノ
ール系及び加水分解性シラン化合物又はこれを部分的に
加水分解したオリゴマーを主成分としたシラン系のもの
があり、それぞれ単独あるいは混合して使用される。シ
ラン系浸透性吸水防止材としては、オルガノアルコキシ
シラン,オルガノアセトキシシラン,オルガノハロゲン
シラン,オルガノジシラン,オルガノシランカルボン
酸,オルガノシランチオール,オルガノシリコンイソシ
アナート,オルガノシリコンイソチオシアナート又はこ
れらの部分加水分解物があげられる。
上記の浸透性吸水防止材の中でも、基材中に深く浸透
し、基材に含まれている水分と反応し、それ自身が結
合、縮合し、これと同時に基材組織の遊離水酸基(Si−
OH)とも結合し網目構造となり、耐久性に優れた深い吸
水防止層を形成するシラン系浸透性吸水防止材が好まし
い。さらにその中でも、加水分解反応副生成物の臭気、
有害性等の点でオルガノアルコキシシランが他の化合物
よりも更に好ましい。オルガノアルコキシシランの具体
例としては、例えばメトキシトリメチルシラン,ジメト
キシジメチルシラン,トリメトキシメチルシラン,エト
キシトリメチルシラン,ジエトキシジメチルシラン,ト
リエトキシメチルシラン,メトキシトリエチルシラン,
ジメトキシジエチルシラン,トリメトキシエチルシラ
ン,エトキシトリエチルシラン,ジエトキシジエチルシ
ラン,トリエトキシエチルシラン,メトキシトリプロピ
ルシラン,ジメトキシプロピルシラン,トリメトキシプ
ロピルシラン,エトキシトリプロピルシラン,ジエトキ
シジプロピルシラン,トリエトキシプロピルシラン,テ
トラメトキシシラン,テトラエトキシシラン,トリメト
キシヘキシルシラン,ジメトキシメチルヘキシルシラ
ン,トリエトキシヘキシルシラン,ジエトキシメチルヘ
キシルシラン,トリメトキシウンデシルシラン,ジメト
キシメチルウンデシルシラン,トリエトキシウンデシル
シラン,ジエトキシメチルウンデシルシラン,トリメト
キシオクタデシルシラン,ジメトキシメチルオクタデシ
ルシラン,トリエトキシオクタデシルシラン,ジエトキ
シメチルオクタデシルシラン等が挙げられる。
本発明における吸水防止材は、例えばアルキルアルコ
キシシランとポリアクリル酸エステルあるいはアルキル
アルコキシシランと塩素化ポリオレフィンのようにアル
キルアルコキシシランと樹脂をブレンドして使用するこ
とも可能である。
本発明における吸水防止材組成物は、有機溶剤に任意
の濃度に溶解した吸水防止材溶液として実用に供され、
有機溶剤として次のものが挙げられる。トルエン,キシ
レン,ベンゼン,酢酸エチル,酢酸ブチル,メチルエチ
ルケトン,メチルイソブチルケトン,ジイソブチルケト
ン,シクロヘキサノン,セロソルブアセテート,四塩化
炭素,トリクロルエチレン,パークロルエチレン,クロ
ロホルム,テトラヒドロフラン,エチルエーテル,ジメ
チルホルムアミド,ソルベントナフサ等これらを単独、
あるいは混合して用いることも勿論可能である。
シリル基含有ビニル系共重合体は、ビニルモノマーと
加水分解性シリル基含有モノマーとの共重合により得ら
れ、主鎖また側鎖にウレタン結合あるいはシロキサン結
合を一部含んでもよい。ビニルモノマーとしては特に限
定はなく、メチル(メタ)クリレート,エチル(メタ)
クリレート,ブチル(メタ)クリレート,2−エチルヘキ
シル(メタ)クリレート,ステアリル(メタ)クリレー
ト,ベンジル(メタ)クリレート,シクロヘキシル(メ
タ)クリレート,トリフロロエチル(メタ)クリレー
ト,ペンタフロロプロピル(メタ)クリレート,ポリカ
ルボン酸(マレイン酸,フマル酸,イタコン酸等)の炭
素数1〜20の直鎖または分岐のアルコールとのジエステ
ルまたはハーフエステル等の不飽和カルボン酸のエステ
ル;スチレン,α−メチルスチレン,クロロスチレン,
スチレンスルホン酸,4−ヒドロキシスチレン,ビニルト
ルエン等の芳香族炭化水素系ビニル化合物;酢酸ビニ
ル,プロピオン酸ビニル,ジアリルフタレート等のビニ
ルエステルやアリル化合物;(メタ)クリロニトリル等
のニトリル基含有ビニル化合物;グリシジル(メタ)ク
リレート等のエポキシ基含有ビニル化合物;ジメチルア
ミノエチル(メタ)クリレート,ジエチルアミノエチル
(メタ)クリレート,ビニルピリジン,アミノエチルビ
ニルエーテル等のアミノ基含有ビニル化合物;(メタ)
クリルアミド,イタコン酸ジアミド,α−エチル(メ
タ)クリルアミド,クロトンアミド,マレイン酸ジアミ
ド,フマル酸ジアミド,N−ビニルピロリドン,N−ブトキ
シメチル(メタ)クリルアミド,NN−ジメチルアクリル
アミド,N−メチルアクリルアミド,アクリロイルモルホ
リン等のアミド基含有ビニル化合物;2−ヒドロキシエチ
ル(メタ)クリレート,2−ヒドロキシプロピル(メタ)
クリレート,2−ヒドロキシエチルビニルエーテル,N−メ
チロール(メタ)クリルアミド,アロニクス5700(東亜
合成(株)製)、placcel FA−1,placcel FA−4,placce
l FM−1,placcel FM−4(ダイセル化学(株)製)等の
水酸基含有ビニル化合物;(メタ)アクリル酸,マレイ
ン酸,フマル酸,イタコン酸およびそれらの塩(アルカ
リ金属塩,アンモニウム塩,アミン塩等),無水マレイ
ン酸等の不飽和カルボン酸,酸無水物,またはその塩;
ビニルメチルエーテル,塩化ビニル,塩化ビニリデン,
クロロプレン,プロピレン,ブタジエン,イソプレン,
マレイミド,N−ビニルイミダゾール,ビニルスルホン酸
等のその他のビニル化合物等が挙げられる。
加水分解性シリル基含有モノマーとしては、具体的に
CH2=CHSi(OCH33,CH2=CHSiCl3, CH2=CHCOO(CH23Si(OCH33, CH2=CHCOO(CH23SiCl3, CH2=C(CH3)COO(CH23Si(OCH33, CH2=C(CH3)COO(CH23SiCl3, CH2=C(CH3)COO(CH23Si(OC2H53, 等が挙げられる。
これら加水分解性シリル基含有モノマーとビニルモノ
マーの共重合体の製造法については、例えば特開昭54−
36395、同57−36109、同58−157810等に示される方法を
用いればよい。特に好ましいのは、アゾビスイソブチロ
ニトリル等のアゾ系ラジカル開始剤を用いた溶液重合に
よる製造法である。
また必要に応じて、n−ドデシルメルカプタン,t−ド
デシルメルカプタン,n−ブチルメルカプタン,γ−メル
カプトプロピルトリメトキシシラン,γ−メルカプトプ
ロピルトリエトキシシラン,γ−メルカプトプロピルメ
チルジメトキシシラン,γ−メルカプトプロピルメチル
ジエトキシシラン,(CH3O)3Si−S−S−Si−(OC
H33,(CH3O)3Si−S8−Si(OCH3等の連鎖移動剤
を用いて分子量調節をすることが出来る。特に加水分解
性シリル基を分子中に有する連鎖移動剤、例えばγ−メ
ルカプトプロピルトリメトキシシランを用いればシリル
基含有ビニル系共重合体の末端に加水分解性シリル基を
導入することが出来る。
重合溶剤は、炭化水素類(トルエン,キシレン,n−ヘ
キサン,シクロヘキサン等)、酢酸エステル類(酢酸エ
チル,酢酸ブチル等)、アルコール類(メタノール,エ
タノール,イソプロパノール,n−ブタノール等)、エー
テル類(エチルセロソルブ,ブチルセロソルブ,セロソ
ルブアセテート等、ケトン類(メチルエチルケトン,ア
セト酢酸エチル,アセチルアセトン,ジアセトンアルコ
ール,メチルイソブチルケトン,アセトン等)の如き非
反応性の溶剤であれば特に限定はない。
硬化触媒として具体的には、ジブチルスズジラウレー
ト,ジブチルスズジマレート,ジオクチルスズジラウレ
ート,ジオクチルスズジマレート,オクチル酸スズ等の
有機スズ化合物;リン酸,モノメチルホスフエート,モ
ノエチルホスフエート,モノブチルホスフエート,モノ
オクチルホスフエート,モノデシルホスフエート,ジメ
チルホスフエート,ジエチルホスフエート,ジブチルホ
スフエート,ジオクチルホスフエート,ジデシルホスフ
エート等のリン酸またはリン酸エステル,アルキルチタ
ン酸塩;有機アルミニウム;マレイン酸,パラトルエン
スルホン酸等の酸性化合物;ヘキシルアミン,ジ−2−
エチルヘキシルアミン,N,N−ジメチルドデシルアミン,
ドデシルアミン等のアミン類;水酸化ナトリウム,水酸
化カリウム等のアルカリ性化合物等があげられる。これ
らの硬化触媒は単独あるいは複数の組み合せで使用でき
る。
加水分解性シリル基含有ビニル系樹脂と硬化触媒の混
合比は、重量比で100:0.01〜20、好ましくは100:0.01〜
10である。
本発明に使用する常温硬化性樹脂組成物には、脱水性
は用いても用いなくても良いが、長期にわたる安定性、
くり返し使用しても問題のない安定性を確保するために
脱水剤を用いることが出来る。脱水剤として具体的に
は、オルトギ酸メチル,オルトギ酸エチル,オルト酢酸
メチル,オルト酢酸エチル,メチルトリメトキシシラ
ン,γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン,
ビニルトリメトキシシラン,メチルシリケート,エチル
シリケート等の加水分解性エステル化合物がある。これ
らの加水分解性エステル化合物は、シリル基含有ビニル
系共重合体の重合時に加えても重合系に加えてもよい。
本発明に使用する組成物には、用途に応じて、各種顔
料,染料,紫外線吸収剤,沈降防止剤,レベリング剤等
の添加剤;ニトロセルロース,セルロースアセテートブ
チレート等の繊維素;アルキド樹脂,アクリル樹脂,塩
化ビニル,塩素化プロピレン,塩化ゴム,ポリビニルブ
チラール等の樹脂を添加することが出来る。
本発明において、硬化性樹脂組成物が無機質基材に対
して密着性が良いのは、シラン系浸透性吸水防止材と同
一の架橋形式をとるために、無機質基材及びシラン系吸
水防止材を使用した場合には吸水防止材とも結合し、化
学反応的に固定される結果と考えられる。
本発明における無機質基材としては、表面に空隙(吸
水性)を有するコンクリート、モルタル、ALC、気泡コ
ンクリート、煉瓦、瓦、スレート、珪酸カルシウム板、
陶磁器、タイル、石材等があげられる。
上塗材は、吸水防止材塗布後、数時間、好ましくは24
時間以上後に塗装することが望ましい。
(実施例) 次に本発明の実施例を記載する。
〔合成例1〕 撹拌装置、温度計、窒素導入管、滴下ロート、冷却管
を備えた反応器にキシレン360gを仕込み、110℃に加熱
する。ブチルアクリレート310g,メチルメタクリレート5
70g,γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン12
0g,N−メチロールアクリルアミド10g,アゾビスイソブチ
ロニトリル9gを溶かした溶液を反応器に3時間連続追加
した。モノマー追加終了後、別に用意したアゾビスイソ
ブチロニトリル0.5gをトルエン200gに溶かした溶液を更
に1時間にわたり追加し、更に1時間重合を行い、シリ
ル基含有ビニル系重合体を得た。得られた重合体溶液の
不揮発分濃度は61%であつた。またGPC法によるシリル
基含有ビニル系重合体の数平均分子量は15,000であつ
た。
〔合成例2〕 撹拌装置、温度計、窒素導入管、滴下ロート、冷却管
を備えた反応器にキシレン360gを仕込み、110℃に加熱
する。ブチルアクリレート490g,メチルメタクリレート3
90g,γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン11
8g、N−メチロールアクリルアミド10g及びアゾビスイ
ソブチロニトリル3gを溶かした溶液を反応器に3時間連
続追加した。モノマー追加終了後、別に用意したアゾビ
スイソブチロニトリル0.5gをトルエン200gに溶かした溶
液を更に1時間追加し、更に1時間後重合を行い、シリ
ル基含有ビニル系重合体を得た。得られた重合体溶液の
不揮発分濃度は61%であつた。またGPC法によるシリル
基含有ビニル系重合体の数平均分子量は25,000であつ
た。
実施例1〜4、比較例1〜4 セメント/川砂/水=25/60/15の割合で混合し、型枠
に入れて4×4×16cmのコンクリートの角柱に成型した
後、2日間室温(23℃,55%RH)、6日間水中(23℃)
に置き、更に7日間乾燥(23℃,55%RH)養生した。養
生したコンクリートに、市販浸透性吸水防止材アクアシ
ール(製鉄化学工業(株)製、以下Aという)及びコン
シール(藤倉化成(株)製、以下Bという)を所定量塗
布した。1日後に合成例1,2で得られた樹脂100部に対
し、ジブチルマレエート2部加え、塗布し、室温で7日
間放置後、密着および二酸化炭素による中性化深さの試
験を行なつた。比較として市販常温硬化型フツ素樹脂塗
料Vフロン#200(大日本塗料(株)製、以下Cとい
う)を同様に塗布して試験を行なつた。
密着性は2mm幅のゴバン目をナイフで切り、セロフア
ンテープでハクリを行い、塗膜の状態を目視で観察し評
価した。密着性の評価基準は、日本塗料検査協会の密着
製評価基準に従つた。その基準は、10点=ハクリ認めら
れず、0点=全面ハクリである。
二酸化炭素による中性化深さは、試験体を室温で炭酸
ガス濃度5%雰囲気下に放置し、2週間、4週間後にコ
ンクリートを割り、フエノールフタレイン法により中性
化深さを測定した。
結果を表に示した。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】無機質基材に塗装するに際し、浸透性吸水
    防止材を下塗りとして塗布後、主鎖が実質的にビニル系
    重合鎖からなり、末端あるいは側鎖に加水分解性基と結
    合した珪素原子を1分子中に少なくとも1個有するシリ
    ル基含有ビニル系重合体及び硬化剤からなる常温硬化性
    樹脂組成物を塗布することを特徴とする塗膜の形成方
    法。
  2. 【請求項2】浸透性吸水防止材が、加水分解性シラン化
    合物であることを特徴とする請求項1記載の塗膜の形成
    方法。
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